Spanning meten met de Arduino

De Arduino is een veelzijdige microcontroller die spanning kan meten met behulp van de ingebouwde analoog-naar-digitale converter (ADC). Deze mogelijkheid is essentieel voor toepassingen zoals het bewaken van de batterijen, het detecteren van ingangssignalen en meetsensoruitgangen. Deze zelfstudie leidt u door het proces van het meten van spanning met een Arduino.

---

Wat u nodig hebt

1. Arduino Board (bijv. UNO, Mega, Nano)
2. Spanningsverdeler (Als het meten van spanning hoger dan 5V)
3. Breadboard en jumper draden
4. Spanningsbron om te meten (bijv. Batterij, sensor of verstelbare voeding)
5. Een computer met de Arduino Ide geïnstalleerd

---

Stap 1: Inzicht in spanningsmeting op Arduino

De ADC van Arduino converteert analoge spanningen (0V tot 5V op de meeste boards) naar een 10-bit digitale waarde. Dit betekent dat de ADC een waarde biedt tussen 0 en 1023, waarbij 0 overeenkomt met 0V en 1023 komt overeen met 5V (of de referentiespanning).

Sleutelformule

Om de ingangsspanning te berekenen:

Voltage = (ADC_Value / 1023.0) * Reference_Voltage

Opmerking: Voor de meeste Arduino -boards is de standaardreferentiespanning 5V. Als u de 3.3V -variant gebruikt, past u de formule dienovereenkomstig aan.

---

Stap 2: directe spanningsmeting

Voor spanningen tot 5V kunt u de spanningsbron rechtstreeks aansluiten op een analoge pin.

Bedrading

Onderdeel	Arduino Pin
Spanningsbron (+)	A0
Spanningsbron (-)	GND

Voorbeeldcode

#define analogPin A0

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int adcValue = analogRead(analogPin); // Read ADC value
  float voltage = (adcValue / 1023.0) * 5.0; // Convert to voltage

  Serial.print("Voltage: ");
  Serial.print(voltage, 2); // Print voltage with 2 decimal places
  Serial.println(" V");

  delay(1000); // Update every second
}

---

Stap 3: Hogere spanningen meten met een spanningsverdeler

Gebruik een om spanningen hoger dan 5V te meten spanningsverdeler Om de ingangsspanning af te schalen.

Spanningsverdeler formule

De spanningsverdeler schaalt de ingangsspanning met behulp van twee weerstanden:

Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2))

Bijvoorbeeld om maximaal 12V te meten:

• R1 = 10k ohm
• R2 = 10k ohm
• Schaalfactor = 0,5 (vout = vin / 2)

Bedrading

Onderdeel	Verbinding
Spanningsbron (+)	Spanningsverdeler R1 -invoer
Spanningsverdeler R1/R2 Junction	Arduino A0
Spanningsbron (-)	GND

Voorbeeldcode

#define analogPin A0
const float R1 = 10000.0; // Resistor R1 value in ohms
const float R2 = 10000.0; // Resistor R2 value in ohms

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  int adcValue = analogRead(analogPin); // Read ADC value
  float voltage = (adcValue / 1023.0) * 5.0; // Voltage at A0

  // Scale up to actual input voltage
  float inputVoltage = voltage * ((R1 + R2) / R2);

  Serial.print("Input Voltage: ");
  Serial.print(inputVoltage, 2); // Print with 2 decimal places
  Serial.println(" V");

  delay(1000); // Update every second
}

---

Stap 4: Een externe referentiespanning gebruiken

Voor meer nauwkeurige metingen kunt u een externe referentiespanning gebruiken door deze aan te sluiten op de AREF -pin.

Stappen om externe referentie in te stellen

1. Sluit een stabiele referentiespanning (bijv. 3,3V) aan op de AREF -pin.
2. Stel in de code de referentiespanning in:

analogReference(EXTERNAL);

3. Pas de berekeningen aan in de code voor de nieuwe referentiespanning.

---

Stap 5: Best practices voor nauwkeurige metingen

1. Vermijd geluid: Gebruik korte draden en juiste aarding om elektrische ruis te verminderen.
2. Kalibreer uw opstelling: Controleer metingen met een multimeter om de nauwkeurigheid te garanderen.
3. Bescherm de Arduino: Gebruik weerstanden of diodes om de analoge ingangspen te beschermen tegen overspanning.
4. Filter lawaaierige signalen: Voeg een condensator over de ingang toe om spanningsschommelingen weg te gooien.

---

Toepassingen van spanningsmeting

1. Batterij niveaus bewaken
2. Analoge signalen van sensoren detecteren
3. Het meten van de spanningen van de voeding
4. DIY multimeter projecten

---

Problemen oplossen

1. Onjuiste metingen:

   • Controleer de bedrading en zorg voor de juiste weerstandswaarden voor de spanningsverdeler.
   • Controleer de referentiespanning in berekeningen.

2. Fluctuerende waarden:

   • Voeg een condensator (10 µF of 100 µF) toe over de ingang.

3. Overspanningbescherming:

   • Zorg ervoor dat de ingangsspanning de berekende limieten van de spanningsverdeler niet overschrijdt.

---

Conclusie

Het meten van spanning met een Arduino is eenvoudig en zeer nuttig voor veel elektronische projecten. Of u nu de batterij niveaus bewaakt of met sensoren interfaceert, het begrijpen van spanningsmeting opent een breed scala aan mogelijkheden. Experimenteer met verschillende opstellingen en integreer spanningsmeting in uw projecten!